張定軍 陳濱 鄭劍
【編者按】煉油化工和新材料業務是中國石油的主營業務,也是產業鏈價值鏈承上啟下、增值創效的重要環節。在如今“雙碳”目標下,中國石油主動求變,突出高端化、智能化、綠色化,深入推進煉油化工轉型升級,持續優化煉化和新材料布局。一大批石油青年把握歷史機遇、立足崗位創新,為中國石油煉化業務從“燃料型”向“化工產品和有機材料型”的轉型蛻變貢獻青春力量。本期,我們一起走進那些奮戰在煉油化工轉型升級第一線的石油青年。

參加工作5年來,中國石油吉林石化公司(簡稱“吉林石化”)ABS樹脂研發中心實驗工程師姜山的科研生涯剛剛起步,就已經發表專業技術論文3篇,申報國家專利4項。他說:“新質生產力的特點是創新優質,而創新正是我們科研工作的本質要求。我的工作,就是用創新服務企業高質量發展,為推進中國式現代化建設作出自己的貢獻。”
生產ABS接枝粉料的過程中,會產生大量廢水、廢氣,一直制約著乳液法ABS生產企業的發展。為推進綠色企業建設,打造“實力吉化、活力吉化、美麗吉化”,姜山把降低磷排放作為工作的重點,著手研究吉林石化ABS廢水中高磷含量、高COD的問題。
到底是什么原因導致廢水中磷含量過多呢?經過分析,姜山找到了問題癥結——在傳統的ABS乳液接枝聚合的聚合工藝中,使用了焦磷酸鈉,這是廢水中磷的全部來源。而焦磷酸鈉作為氧化還原體系中的重要化學品,在整個ABS接枝聚合反應中,起到了重要作用。想要替換它,就好比將燃油發動機替換為電動發動機,可謂是牽一發而動全身。
面對這只綠色環保路上的“攔路虎”,姜山下定決心,一定要將其鏟除。他查閱了大量資料,通過小試實驗的多番驗證,確定了新的氧化還原體系。
“電動發動機”找到了,那么下一步就是如何讓“車子”正常運轉起來。這可是一個極其復雜的難題,只能進行大量實驗。一批次實驗,從接枝聚合到凝聚干燥就需要大約五個小時,這還不算后續的打件測試。
姜山夜以繼日做實驗,在一切可以調整的地方都進行了嘗試。一年多時間,500余批次實驗,終于達到考核指標。但姜山并不滿足于此,他堅信還有更加優質的方案。他又嘗試了200余批次實驗,對氧化劑進行更換調整,產品性能又得到進一步提升。為更好地完成工業化試驗,他又進行了100余批次膠乳穩定性實驗,確保萬無一失地實現工業化。
成功,靠的是持續積累。姜山和他的團隊歷經三年小試聚合實驗研究,通過近千余次小試實驗探索,最終確定了最佳試驗配方,可以實現廢水中磷含量“零”排放,每年可降低排污費用250萬元。
按照吉林石化提出的“產銷研一體化”工作部署,姜山主動提出去一線生產車間學習關鍵設備和工藝流程。他深知,科研就是要從生產中來,到生產中去,只有掌握裝置上ABS生產工藝,才能更加準確地找到研發方向、更好地將小試研發應用到實際生產中,不斷提高吉林石化ABS產品的競爭力。
2023年7月,吉林石化第二ABS裝置凝固物急劇增多,姜山得知后立即前往現場了解情況,隨即取回現場所使用的生產原料,并主動承擔起解決二裝置凝固物多的任務。
按照以往經驗,影響凝固物增多的因素很多。首先就是要建立一種評價方法,才能精準地確定是什么因素導致凝固物異常增多。這種評價方法需要將ABS接枝膠乳控制在一個臨界狀態,要尋找這一臨界狀態,需要反復調整實驗配方。
為盡快解決這一問題,姜山加班加點進行實驗。他仔細翻閱以往的實驗記錄,快速找出所有影響凝固物的因素,緊接著立即著手進行接枝聚合實驗。為尋找“臨界狀態”,他從白天忙到黑夜,嘗試了一批又一批,臉上卻看不出絲毫倦意。他深知,早一天建立評價方法,找出凝固物異常增多的原因,就能早一天減少裝置上的損失。通過24次配方調試,最終建立了凝固物評價方法,并在對車間膠乳進行評價的過程中,找到了癥結并提出解決方案,消除了凝固物異常增多的問題。
舉一反三,觸類旁通。姜山發現,不僅是在第二ABS裝置,其他裝置也存在凝固物多的情況,這一直是困擾各ABS裝置生產的難題。姜山又通過幾年來的實驗數據積累和對ABS接枝聚合反應機理的深入研究,結合自己對于降低凝固物的經驗心得,在與工廠深入探討之后,在第三ABS裝置開展試驗。試驗結果表明,凝聚前廢料較之前減少了45.79%。
隨著國內外ABS產能持續增長,供大于求,市場競爭加劇,產品質量、成本、技術短板問題亟待解決。
姜山一直認為,開發升級換代技術,提高生產效率,降低生產成本,提升產品質量,是提高吉化ABS競爭力的制勝關鍵。
ABS接枝聚合技術分為“本體法”和“乳液法”,目前,“乳液法”占全世界ABS總產能的85%以上,世界上所有“乳液法”都是采用間歇生產工藝。間歇生產工藝包括置換、加料、升溫、反應、降溫、卸料和清釜等一系列過程,其中,反應時間僅占整個生產過程的37%,效率極低。
怎么才能解決間歇生產的問題呢?那段時間,姜山滿腦子都是這個事,始終沒有想到好的辦法。
一次,中國石油集團公司新材料技術專家到ABS樹脂研發中心指導工作時說:“咱們吉林石化的丁苯橡膠能實現連續生產,ABS是否也可以?”專家的話,讓姜山靈光一閃,一個嶄新的思路冒了出來。
是啊,“連續法”具有縮短生產周期、減少質量波動、實現在線檢修維護等諸多優勢。姜山利用1周時間,開展20批次的小試實驗,驗證了該創意的可行性。接下來,就是要解決小試連續乳液接枝聚合反應平臺的設計,該用幾個釜進行串聯?每個釜又該如何進料?姜山反復思考,他認為如果把釜比作學校,學生比作物料,那么“間歇法”就是將嬰兒直接送入一所學校培養成大學生,而“連續法”則是將學校分為幼兒園、小學、中學、大學,對學生進行分段培養,分釜的關鍵就是要把“同類學生”,分配到相應的“學校”學習。姜山根據乳液法各階段的單體轉化率、反應溫度和粘度,確定了反應釜數量和進料方式,并立即著手準備采購小試連續乳液接枝聚合反應平臺,準備開展小試研究。他很興奮,ABS連續乳液接枝聚合技術是一項具有顛覆性意義的新技術,如果開發成功,新建裝置及現有裝置改擴建均可采用,技術升級換代的同時,可帶來巨大經濟效益。
當時,正逢中國石油集團公司組織第二屆創新大賽青年科技創意比賽,姜山憑借此創意,獲得了煉化專業一等獎。正如他在獲獎后所說:“中國石油高質量發展的舞臺就是青年建功立業最好的平臺,我要在吉林石化公司全力奮進第六次創業發展新征程中挺膺擔當、攻堅克難,無悔青春,青春無悔!”
責任編輯 張惠清